随着数字化时代的来临,数据安全的重要性日益凸显。在经典保密通信中,数据的安全性主要是由一些数学难题的计算复杂度保障的。但是随着量子算法和量子计算机的进步,这些经典加密方式不再难以破解。幸运的是,量子保密通信可以为数据提供基于量子力学物理规律的无条件安全性,一经问世便引起了国内外的广泛关注。经过几十年的快速发展,目前量子通信已经有了量子密钥分发,量子秘密共享等多个子领域。量子安全直接通信是量子通信的一个重要分支,该类通信方案不需要提前制备分发密钥,能够利用编码量子比特直接地在量子信道中传递信息,在简化通信过程的同时,它仍然能够保证秘密信息的无条件安全性,具有良好的应用前景。近年来,量子安全直接通信在理论和实验方面都已经取得了一定的进展,目前限制它得到实用化的因素主要包括信道容量和信道损耗两个方面。本硕士论文针对量子安全直接通信研究中的这一关键问题开展研究,设计实现了一个高维的测量设备无关量子安全直接通信方案,能够有效提高协议成码率。方案中使用光子的空间模式自由度作为编码自由度,将编码希尔伯特空间从二维拓展到N维,能够有效提高光子编码效率,增强信道噪声容忍度,最终实现协议成码率的增长。另一方面,为了增加通信距离,使得设计出的量子通信方案在当前技术条件下更具可实现性,本文将测量设备无关技术与量子安全直接通信方案进行了结合,实现前述目的的同时还增强了协议的实际安全性。为了直观地展现协议的性能,在考虑实际影响因素的情况下,使用MATLAB软件对协议通信过程进行了仿真,并对仿真结果进行了讨论与分析。